【題目】中國政府承諾,到2020年,單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~50%。減少CO2排放是一項重要課題。
(1)以CO2為原料制取碳(C)的太陽能工藝如圖所示。
①過程1中每生成1molFeO轉移電子數為_______________。
②過程2中發(fā)生反應的化學方程式為___________________________。
(2)碳酸二甲酯(CH3OCOOCH3,簡稱DMC)是一種應用前景廣泛的新材料,用甲醇、CO、CO2在常壓、70~120℃和催化劑條件下合成DMC。
已知:①CO的燃燒熱為△H =﹣283.0 kJ·mol-1
②H2O(l)= H2O(g) △H = + 44.0 kJ·mol-1
③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(g) △H =﹣15.5 kJ·mol-1
則2CH3OH(g)+CO(g)+1/2O2(g)CH3OCOOCH3 (g)+ H2O(l) △H =_______________。
(3)在密閉容器中按n(CH3OH):n(CO2)=2:1投料直接合成DMC,一定條件下,平衡時CO2的轉化率如圖所示,則:
①v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的順序為____________________;
②K(A)、K(B)、K(C)由大到小的順序為___________________;
③下列能說明在此條件下反應達到平衡狀態(tài)的是__________。
A.2v正(CH3OH)= v逆(CO2) B.CH3OH與CO2的物質的量之比保持不變
C.容器內氣體的密度保持不變 D.各組分的物質的量分數保持不變
(4)CO2經催化加氫可以生成低碳烴,主要有以下兩個競爭反應:
反應Ⅰ:CO2(g)+4H2(g) CH4(g)+2H2O(g)
反應II:2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
為分析催化劑對反應的選擇性,在1 L密閉容器中充入1 molCO2和2 mol H2,測得有關物質的物質的量隨溫度變化如圖所示。
①該催化劑在較低溫度時主要選擇________(填“反應Ⅰ”或“反應II”)。520℃時,反應II的平衡常數K=___________(只列算式不計算)。
②用惰性電極電解強酸性的二氧化碳水溶液可得到乙烯,其原理如圖所示。b電極上的電極反應式為______。
【答案】 2/3NA 6FeO+CO2C+2Fe3O4 ﹣342.5 kJ·mol-1 v(C)>v(B)>v(A) K(A)=K(B)>K(C) D 反應Ⅰ 2CO2+12H++12e-=C2H4+4H2O
【解析】(1)①反應2Fe3O46FeO+O2↑中O元素化合價由-2價升高到0價,由方程式可知,2molFe3O4參加反應,生成1mol氧氣,轉移4mol電子,則每生成1molFeO轉移電子為數為2/3NA;正確答案:2/3NA。
②由示意圖可知,過程2中CO2和FeO反應生成Fe3O4和C,反應的方程式為6FeO+CO22Fe3O4+C;正確答案:6FeO+CO22Fe3O4+C。
(2)根據CO的燃燒熱有①CO(g)+1/2O2(g)=CO2(g) △H1=283.0kJmol1,②H2O(l)=H2O(g) △H2=+44kJmol1,③2CH3OH(g)+CO2(g)CH3OCOOCH3(g)+H2O(g)△H3=15.5kJmol1,根據蓋斯定律,所要求的方程式為上述三個方程式①+③-②即可得到,則△H=△H1-△H2+△H3=-342.5 kJmol1;正確答案:﹣342.5 kJ·mol-1 。
(3)①根據圖像可知,溫度越高速率越快,C點對應溫度最高,所以v(C)最快;通過反應2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g)可知,該反應是一個體積減小的可逆反應,在同一溫度下,反應由A→B,二氧化碳的轉化率增大,增大壓強,平衡右移,因此P1<P2, B點對應的壓強大,反應速率比A點快,因此v(A)、v(B)、v(C)由快到慢的順序為v(C)>v(B)>v(A);正確答案:v(C)>v(B)>v(A)。
②K只是溫度的函數,C點對應溫度最高,A、B兩點對應溫度相同,且低于C點;由圖可知溫度升高,二氧化碳的轉化率減小,該反應為放熱反應,溫度升高,K減小;所以K(A)、K(B)、K(C)由大到小的順序為K(A)=K(B)>K(C) ;正確答案:K(A)=K(B)>K(C)。
③甲醇與二氧化碳反應如下:2CH3OH(g)+CO2(g) CH3OCOOCH3(g)+ H2O(g);根據速率之比和系數成正比規(guī)律,因此滿足v正(CH3OH)=2v逆(CO2),反應才能達到平衡狀態(tài),A錯誤;CH3OH與CO2均為反應物,二者反應均按系數比進行,因此CH3OH與CO2的物質的量之比保持不變不能確定反應達到平衡狀態(tài),B錯誤;反應前后氣體的總質量不變,容器的體積不變,混合氣體的密度恒為定值,不能判斷反應達到平衡狀態(tài),C錯誤;各組分的物質的量分數保持不變,反應達到平衡狀態(tài),D正確;正確答案:D。
(4)①從圖像可知,該催化劑在較低溫度時,甲烷含量高,因此選擇反應Ⅰ;根據圖像可知:520℃時,生成乙烯的量為0.2mol,密閉容器體積為1 L,根據反應方程式進行計算如下:
2CO2(g)+6H2(g) C2H4(g)+4H2O(g)
起始量 1 2 0 0
變化量 0.4 1.2 0.2 0.8
平衡量 0.6 0.8 0.2 0.8
反應II的平衡常數K= (0.2/1) ×(0.8/1)4/(0.8/1)6×(0.6/1)2= ;正確答案:反應Ⅰ;。
②根據圖示可知,b為電解池的陰極,發(fā)生還原反應,二氧化碳被還原為乙烯,b電極上的電極反應式為:2CO2+12H
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【題目】已知RO32-的核內有x個中子,R的質量數為A,則m gRO32-含有電子的物質的量為( )
A. m(A+26-x)/(A+48) B. n(A-x-48)/(A+48)
C. (A-x+50)/Am D. m(A-x+2)/A
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【題目】用NA表示阿伏加德羅常數的值,下列說法正確的是
A. 標準狀況下,11.2L H2O所含分子數為0.5NA
B. 1mol·L-1 CaCl2溶液中所含Ca2+離子的數目為NA
C. 通常狀況下,23g NO2與N2O4 的混合物所含的氧原子數為NA
D. 1mol氦氣所含的核外電子數為4NA
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【題目】下列措施或事實不能用勒夏特列原理解釋的是( )
A. 新制的氯水在光照下顏色變淺
B. H2、I2、HI平衡混合氣加壓后顏色變深
C. 在合成氨的反應中,降溫或加壓有利于氨的合成
D. Fe(SCN)3溶液中加入6mol/L NaOH溶液后顏色變淺
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【題目】在密閉容中發(fā)生下列反應aA(g)cC(g)+dD(g),反應達到平衡后,將氣體體積壓縮到原來的一半,當再次達到平衡時,D的濃度為原平衡的1.8倍,下列敘述正確的是
A. A的轉化率變小 B. 平衡向正反應方向移動
C. D的體積分數變大 D. a> c+d
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【題目】已知下列元素的半徑為:
原子 | N | S | O | Si |
半徑r/10-10m | 0.75 | 1.02 | 0.74 | 1.17 |
根據以上數據,磷原子的半徑可能是( )
A.1.10×10-10mB.0.80×10-10mC.1.20×10-10mD.0.70×10-10m
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【題目】按要求回答下列問題:
(1)已知:
1 mol分子中的化學鍵斷時需要吸收能量/kJ | H2(g) | Cl2(g) | HCl(g) |
436 | 243 | 431 |
則:H2(g) + Cl2(g) 2HCl(g) ΔH=____________________kJ/mol
(2)已知:乙醇C2H6O的燃燒熱為1411.0 kJ/mol,則乙醇燃燒的熱化學方程式可表示為_____________________________________________
(3)在200℃、101kPa時,H2與碘蒸氣作用生成2molHI氣體,放出14.9 kJ的熱量。熱化學方程式可表示為___________________________________________________________________。
(4)已知:① 2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2(g)+4H2O(g) ΔH1=-1275.6 kJ/mol
② 2CO(g)+O2(g)2CO2(g) ΔH2=-566.0 k J/mol
③ H2O(g)H2O(l) ΔH3=-44.0 kJ/mol
甲醇CH3OH燃燒生成一氧化碳和液態(tài)水的熱化學方程式是__________________________________。
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